(57)【要約】【課題】圧縮室における潤滑性能および気密性を向上させること。【解決手段】スクリューロータ（40）の圧縮室（23）に開口し、冷凍機油がインジェクションされる油用通路（131）の第５通路（136）と、該第５通路（136）の開口位置と近接して上記圧縮室（23）に開口し、該圧縮室（23）の圧力よりも高い圧力の液冷媒がインジェクションされる冷媒用通路（121）の第５通路（126）とを有するインジェクション機構（100）を備えている。【選択図】図５
2013064331.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ケーシング（11）内に、螺旋溝（41）が形成されたスクリューロータ（40）と、上記螺旋溝（41）に噛合して冷媒の圧縮室（23）を形成するゲートロータ（50）とを備えたスクリュー圧縮機であって、
上記圧縮室（23）に開口し、該圧縮室（23）へ油がインジェクションされる油通路（136,142）と、該油通路（136,142）の開口位置と近接して上記圧縮室（23）に開口し、該圧縮室（23）の圧力よりも高い圧力の上記冷媒が該圧縮室（23）へインジェクションされる冷媒通路（126,141）とを有するインジェクション機構（100）を備えている
ことを特徴とするスクリュー圧縮機。
【請求項２】
請求項１において、
上記インジェクション機構（100）は、上記冷媒通路（126,141）と連通し、上記圧縮室（23）から吐出された圧縮冷媒が循環する冷凍サイクルにおいて凝縮行程を経た液冷媒が流入する液流入部（122）を備えている
ことを特徴とするスクリュー圧縮機。
【請求項３】
請求項１または２において、
上記冷媒通路（141）と油通路（142）は、該油通路（142）が該冷媒通路（141）の外周に形成された内外の二重通路を構成している
ことを特徴とするスクリュー圧縮機。
【請求項４】
請求項１または２において、
上記インジェクション機構（100）では、上記圧縮室（23）に対して、上記油通路（136）の開口するタイミングが、上記冷媒通路（126）の開口するタイミングよりも早い
ことを特徴とするスクリュー圧縮機。
【請求項５】
請求項１乃至４の何れか１項において、
上記インジェクション機構（100）では、上記冷媒通路（126,141）および上記油通路（136,142）が、上記ゲートロータ（50）によって閉じきられた直後の上記圧縮室（23）に開口する
ことを特徴とするスクリュー圧縮機。
【請求項６】
請求項１乃至５の何れか１項において、
上記スクリューロータ（40）を駆動する運転回転数の変更可能な電動機（12）と、
上記インジェクション機構（100）において上記圧縮室（23）へインジェクションされる冷媒の流量を上記電動機（12）の運転回転数に応じて調整する冷媒量調整部（150）とを備えている
ことを特徴とするスクリュー圧縮機。
【請求項７】
請求項１乃至５の何れか１項のスクリュー圧縮機（10）と、熱源側熱交換器（3）と、利用側熱交換器（4）とが接続され、上記スクリュー圧縮機（10）の圧縮冷媒が循環して冷凍サイクルを行う冷媒回路（1）を備えている
ことを特徴とする冷凍装置。
【請求項８】
請求項７において、
上記スクリュー圧縮機（10）には、上記スクリューロータ（40）を駆動する運転回転数の変更可能な電動機（12）が設けられ、
上記スクリュー圧縮機（10）のインジェクション機構（100）において圧縮室（23）へインジェクションされる冷媒の流量を上記電動機（12）の運転回転数に応じて調整する冷媒量調整部（150）をさらに備えている
ことを特徴とする冷凍装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スクリュー圧縮機および冷凍装置に関し、特に潤滑性能の向上対策に係るものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、冷媒を圧縮する圧縮機として、例えば特許文献１に開示されているスクリュー圧縮機が用いられている。このスクリュー圧縮機は、スクリューロータとゲートロータとを備えている。スクリューロータは、その外周部に複数の螺旋溝が形成され、その螺旋溝が圧縮室を形成する。ゲートロータは、複数のゲートが放射状に設けられており、そのゲートがスクリューロータの螺旋溝と噛み合わされる。そして、スクリューロータが回転することによって、ゲートが螺旋溝の始端から終端へ向かって相対的に移動し、冷媒が流体室へ吸入されて圧縮される。
【０００３】
また、特許文献２に開示されているように、スクリュー圧縮機には、潤滑油を圧縮室へインジェクションする給油通路が設けられている。このスクリュー圧縮機では、潤滑油の貯留室が形成され、貯留室と圧縮室の圧力差によって貯留室の潤滑油が圧縮室へ給油通路を介してインジェクションされる。圧縮室へインジェクションされた潤滑油は、螺旋溝とゲートの摺動部分の潤滑や、螺旋溝とゲートの隙間をシールして圧縮室の気密性を確保するために利用される。また、圧縮室へインジェクションされた潤滑油は、圧縮室内の冷媒やスクリューロータを冷却するためにも利用される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平０６−０４２４７４号公報
【特許文献２】特開平０３−０８１５９１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、上述した特許文献２のような潤滑油のインジェクション方法では、圧縮室において潤滑油が局所的にインジェクションされるため、潤滑油が圧縮室全体に満遍なく行き渡らないという問題があった。そのため、圧縮室における潤滑性能や気密性を十分に確保することができないという問題があった。
【０００６】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的は、スクリュー圧縮機において、潤滑油による圧縮室の潤滑性能および気密性を向上させることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上述した目的を達成するために、本発明は、圧縮室の圧力よりも高い冷媒を該圧縮室へインジェクションして膨張させ、その冷媒の膨張作用によって、圧縮室へインジェクションされた油を飛散させるようにしたものである。つまり、本発明は、圧縮室へインジェクションされた冷媒の膨張作用が及ぶ領域に油をインジェクションするようにしたものである。
【０００８】
具体的に、第１の発明は、ケーシング（11）内に、螺旋溝（41）が形成されたスクリューロータ（40）と、上記螺旋溝（41）に噛合して冷媒の圧縮室（23）を形成するゲートロータ（50）とを備えたスクリュー圧縮機を対象としている。そして、本発明は、上記圧縮室（23）に開口し、該圧縮室（23）へ油がインジェクションされる油通路（136,142）と、該油通路（136,142）の開口位置と近接して上記圧縮室（23）に開口し、該圧縮室（23）の圧力よりも高い圧力の上記冷媒が該圧縮室（23）へインジェクションされる冷媒通路（126,141）とを有するインジェクション機構（100）を備えているものである。
【０００９】
上記第１の発明では、同じ圧縮室（23）において、油が油通路（136,142）を通じてインジェクションされると共に、冷媒が冷媒通路（126,141）を通じてインジェクションされる。ここで、インジェクションされる冷媒は、圧縮室（23）の圧力よりも高い圧力であるため、圧縮室（23）へインジェクションされると同時に膨張する。そして、本発明では、油通路（136,142）と冷媒通路（126,141）が互いに近接して圧縮室（23）に開口しているため、インジェクションされた直後の油と冷媒は互いに接近乃至接触している。そのため、インジェクションされた直後の油は、インジェクションされた冷媒の膨張作用によって飛散する。これにより、インジェクションされた油が圧縮室（23）の全体に満遍なく行き渡る。つまり、本発明において、圧縮室（23）における油通路（136,142）の開口位置と冷媒通路（126,141）の開口位置とは、圧縮室（23）において冷媒の膨張作用が油に及ぶ程度に近接している。
【００１０】
第２の発明は、上記第１の発明において、上記インジェクション機構（100）が、上記冷媒通路（126,141）と連通し、上記圧縮室（23）から吐出された圧縮冷媒が循環する冷凍サイクルにおいて凝縮行程を経た液冷媒が流入する液流入部（122）を備えているものである。
【００１１】
上記第２の発明では、冷凍サイクルにおいて凝縮した液冷媒が液流入部（122）から流入し、冷媒通路（126,141）を通じて圧縮室（23）へインジェクションされる。インジェクションされた液冷媒は、膨張して気化する。そのため、インジェクションされた直後の油は、液冷媒の膨張作用によって飛散すると共に、液冷媒の気化により吸熱されて温度が低下する。油は、温度が低下することで粘度が高くなる。これにより、油による潤滑性能が向上する。圧縮室（23）では、冷媒が圧縮されることで比較的高温な状態となるため、インジェクションされた油の粘度が低下する。そのため、油の粘度を適切な値に保持することができず潤滑性能が低下してしまう。ところが、本発明では、上述したようにインジェクションされた油の粘度が液冷媒の気化によって高くなるので、潤滑性能の低下が防止される。また、冷凍サイクルにおいて、凝縮した液冷媒は圧縮室（23）から吐出された圧縮冷媒よりも温度が低い。したがって、冷凍サイクルにおいて凝縮した比較的低温の液冷媒をインジェクションするだけでも、インジェクションされた油の温度が低下して粘度が高くなる。
【００１２】
第３の発明は、上記第１または第２の発明において、上記冷媒通路（141）と油通路（142）が、該油通路（142）が該冷媒通路（141）の外周に形成された内外の二重通路を構成しているものである。
【００１３】
上記第３の発明では、図１３に示すように、冷媒通路（141）の外周に環状の油通路（142）が形成される。そのため、圧縮室（23）へインジェクションされた直後の冷媒と油は、互いに接近乃至接触すると共に、冷媒の周囲が油で覆われた状態となる。これにより、インジェクションされた直後の油に対して、冷媒の膨張作用が及びやすくなる。これによって、インジェクションされた直後の油が確実に飛散する。
【００１４】
第４の発明は、上記第１または第２の発明において、上記インジェクション機構（100）では、上記圧縮室（23）に対して、上記油通路（136）の開口するタイミングが、上記冷媒通路（126）の開口するタイミングよりも早いものである。
【００１５】
上記第４の発明では、同じ圧縮室（23）に対して油通路（136）の開口するタイミングが冷媒通路（126）の開口するタイミングよりも遅い場合と比べて、油通路（136）から圧縮室（23）へ油を容易にインジェクションすることができる。油通路（136）の開口するタイミングが冷媒通路（126）の開口するタイミングよりも遅い場合、同じ圧縮室（23）に対して油よりも冷媒が先にインジェクションされることとなる。この場合、冷媒が圧縮室（23）へインジェクションされると、インジェクションされた冷媒が膨張して圧縮室（23）の圧力が上昇するため、油通路（136）から圧縮室（23）へ油が流入しにくくなる。本発明では、油通路（136）の開口するタイミングが冷媒通路（126）の開口するタイミングよりも早いため、同じ圧縮室（23）に対して冷媒よりも油が先にインジェクションされることとなる。したがって、圧力が上昇する前の圧縮室（23）へ油がインジェクションされるので、圧縮室（23）への油の流入が容易となる。
【００１６】
第５の発明は、上記第１乃至第４の何れか１の発明において、上記インジェクション機構（100）では、上記冷媒通路（126,141）および上記油通路（136,142）が、上記ゲートロータ（50）によって閉じきられた直後の上記圧縮室（23）に開口するものである。
【００１７】
圧縮室（23）では、ゲートロータ（50）によって閉じきられた直後から徐々に冷媒が圧縮されて圧力が上昇する。したがって、閉じきられた圧縮室（23）においては、ゲートロータ（50）で閉じきられた直後が最も低い圧力となる。上記第５の発明のインジェクション機構（100）では、ゲートロータ（50）で閉じきられた直後の圧縮室（23）に冷媒通路（126,141）および油通路（136,142）が開口するようにした。つまり、本発明では、ゲートロータ（50）によって閉じきられた直後の圧縮室（23）へ冷媒等がインジェクションされる。そのため、インジェクションされる冷媒の圧力と圧縮室（23）の圧力との圧力差をできるだけ大きくとることができる。これにより、インジェクションされた冷媒の膨張率が増大し、その結果、油が確実に且つより広範囲に飛散する。
【００１８】
ここで、インジェクションされる冷媒の圧力と圧縮室（23）の圧力との圧力差をより大きく得るためには、ゲートロータ（50）によって閉じきられる前の圧縮室（23）に冷媒通路（126,141）等が開口するように構成することが考えられる。しかしながら、ゲートロータ（50）で閉じきられる前の圧縮室（23）に冷媒等がインジェクションされると、インジェクションされた冷媒等が圧縮室（23）の吸入側（外部）へ流出するおそれがある。そうすると、圧縮室（23）への油等のインジェクション量が減少するだけでなく、流出した比較的高温の油等によって吸入側の冷媒が過熱されて熱ロス（過熱ロス）が生じてしまう。ところが、本発明では、ゲートロータ（50）で閉じきられた直後の圧縮室（23）に冷媒等をインジェクションするため、インジェクションされた冷媒等が圧縮室（23）の吸入側へ流出するのを防止できる。
【００１９】
第６の発明は、上記第１乃至第５の何れか１の発明において、上記スクリューロータ（40）を駆動する運転回転数の変更可能な電動機（12）と、上記インジェクション機構（100）において上記圧縮室（23）へインジェクションされる冷媒の流量を上記電動機（12）の運転回転数に応じて調整する冷媒量調整部（150）とを備えているものである。
【００２０】
圧縮室（23）では、例えば螺旋溝（41）とゲートロータ（50）との摺動部分における隙間から冷媒が幾分か漏れ出ることで漏れ損失が生じたり、螺旋溝（41）とゲートロータ（50）との摺動部分において油の粘性による摺動損失（粘性ロス）が生じる。そこで、上記第６の発明では、例えば、電動機（12）の運転回転数が比較的高い場合は圧縮室（23）へインジェクションされる螺旋溝（41）１つ当たりの冷媒の流量（冷媒量）を増加させ、電動機（12）の運転回転数が比較的低い場合は圧縮室（23）へインジェクションされる螺旋溝（41）１つ当たりの冷媒の流量（冷媒量）を減少させるようにした。これによって、上述した漏れ損失や摺動ロス（粘性ロス）が効果的に抑制される。この点について以下に説明する。
【００２１】
電動機（12）の運転回転数が比較的高い領域では、スクリューロータ（40）の１回転に掛かる時間が短くなることから、圧縮室（23）において冷媒が吸入されてから吐出されるまでの時間が短くなる。そのため、圧縮室（23）から冷媒が漏れ出る時間は短くなるので、上述した漏れ損失は減少する。また、電動機（12）の運転回転数が比較的高い領域では、上述した摺動損失は増加する。このことから、電動機（12）の運転回転数が比較的高い領域では、漏れ損失よりも摺動損失を抑制することが効果的である。そこで、本発明では、上述したように電動機（12）の運転回転数が比較的高い場合は圧縮室（23）へインジェクションされる冷媒量を増加させるので、油に溶解する冷媒量も増える。その結果、油が希釈されて粘性が低下するので、上述した摺動損失（粘性ロス）が抑制される。
【００２２】
一方、電動機（12）の運転回転数が比較的低い領域では、スクリューロータ（40）の１回転に掛かる時間が長くなることから、圧縮室（23）において冷媒が吸入されてから吐出されるまでの時間が長くなる。そのため、圧縮室（23）から冷媒が漏れ出る時間は長くなるので、上述した漏れ損失は増加する。また、電動機（12）の運転回転数が比較的低い領域では、上述した摺動損失は減少する。このことから、電動機（12）の運転回転数が比較的低い領域では、摺動損失よりも漏れ損失を抑制することが効果的である。そこで、本発明では、上述したように電動機（12）の運転回転数が比較的低い場合は圧縮室（23）へインジェクションされる冷媒量を減少させるので、油に溶解する冷媒量も減る。その結果、油の粘性が高くなり、油による螺旋溝（41）とゲートロータ（50）との隙間のシール性が高まる。これによって、圧縮室（23）の気密性が向上して、上述した漏れ損失が抑制される。
【００２３】
第７の発明は、上記第１乃至第５の何れか１の発明のスクリュー圧縮機（10）と、熱源側熱交換器（3）と、利用側熱交換器（4）とが接続され、上記スクリュー圧縮機（10）の圧縮冷媒が循環して冷凍サイクルを行う冷媒回路（1）を備えているものである。
【００２４】
上記第７の発明では、冷媒回路（1）において、スクリュー圧縮機（10）から吐出された冷媒が熱源側熱交換器（3）または利用側熱交換器（4）で凝縮し、その後、利用側熱交換器（4）または熱源側熱交換器（3）で蒸発する。冷媒回路（1）では、例えば、熱源側熱交換器（3）または利用側熱交換器（4）で凝縮した高圧の液冷媒が、スクリュー圧縮機（10）のインジェクション機構（100）へ供給される。
【００２５】
第８の発明は、上記第７の発明において、上記スクリュー圧縮機（10）に、上記スクリューロータ（40）を駆動する運転回転数の変更可能な電動機（12）が設けられている。そして、本発明の冷凍装置は、上記スクリュー圧縮機（10）のインジェクション機構（100）において圧縮室（23）へインジェクションされる冷媒の流量を上記電動機（12）の運転回転数に応じて調整する冷媒量調整部（150）をさらに備えている。
【００２６】
スクリュー圧縮機（10）の圧縮室（23）では、例えば螺旋溝（41）とゲートロータ（50）との摺動部分における隙間から冷媒が幾分か漏れ出ることで漏れ損失が生じたり、螺旋溝（41）とゲートロータ（50）との摺動部分において油の粘性による摺動損失（粘性ロス）が生じる。そこで、上記第８の発明では、例えば、電動機（12）の運転回転数が比較的高い場合は圧縮室（23）へインジェクションされる螺旋溝（41）１つ当たりの冷媒の流量（冷媒量）を増加させ、電動機（12）の運転回転数が比較的低い場合は圧縮室（23）へインジェクションされる螺旋溝（41）１つ当たりの冷媒の流量（冷媒量）を減少させるようにした。これによって、上述した漏れ損失や摺動ロス（粘性ロス）が効果的に抑制される。この点について以下に説明する。
【００２７】
電動機（12）の運転回転数が比較的高い領域では、スクリューロータ（40）の１回転に掛かる時間が短くなることから、圧縮室（23）において冷媒が吸入されてから吐出されるまでの時間が短くなる。そのため、圧縮室（23）から冷媒が漏れ出る時間は短くなるので、上述した漏れ損失は減少する。また、電動機（12）の運転回転数が比較的高い領域では、上述した摺動損失は増加する。このことから、電動機（12）の運転回転数が比較的高い領域では、漏れ損失よりも摺動損失を抑制することが効果的である。そこで、本発明では、上述したように電動機（12）の運転回転数が比較的高い場合は圧縮室（23）へインジェクションされる冷媒量を増加させるので、油に溶解する冷媒量も増える。その結果、油が希釈されて粘性が低下するので、上述した摺動損失（粘性ロス）が抑制される。
【００２８】
一方、電動機（12）の運転回転数が比較的低い領域では、スクリューロータ（40）の１回転に掛かる時間が長くなることから、圧縮室（23）において冷媒が吸入されてから吐出されるまでの時間が長くなる。そのため、圧縮室（23）から冷媒が漏れ出る時間は長くなるので、上述した漏れ損失は増加する。また、電動機（12）の運転回転数が比較的低い領域では、上述した摺動損失は減少する。このことから、電動機（12）の運転回転数が比較的低い領域では、摺動損失よりも漏れ損失を抑制することが効果的である。そこで、本発明では、上述したように電動機（12）の運転回転数が比較的低い場合は圧縮室（23）へインジェクションされる冷媒量を減少させるので、油に溶解する冷媒量も減る。その結果、油の粘性が高くなり、油による螺旋溝（41）とゲートロータ（50）との隙間のシール性が高まる。これによって、圧縮室（23）の気密性が向上して、上述した漏れ損失が抑制される。
【発明の効果】
【００２９】
以上説明したように、本発明によれば、圧縮室（23）よりも高い圧力の冷媒と、油とを互いに接近乃至接触させて圧縮室（23）にインジェクションするようにした。具体的には、同じ圧縮室（23）における油通路（136,142）と冷媒通路（126,141）の開口位置を互いに近接させるようにしたので、インジェクションされた直後の油をインジェクションされた冷媒の膨張作用によって飛散させることができる。これにより、インジェクションされた油が圧縮室（23）の全体に満遍なく行き渡る。その結果、油による圧縮室（23）の潤滑性能および気密性を向上させることができる。
【００３０】
第２の発明によれば、圧縮室（23）よりも高い圧力の冷媒として、冷凍サイクルにおいて凝縮行程を経た液冷媒をインジェクションするようにしたため、油を液冷媒の膨張作用によって飛散させることができると共に、液冷媒の気化により油の温度を低下させることができる。油は温度が低下することで粘度が高くなる。ここで、圧縮室（23）は高温となるためインジェクションされた油の温度が高くなり粘度が低下してしまうが、本発明によれば油の温度を低下させて粘度を高くすることができるため、油の潤滑性能を適切に保持することができる。これによって、圧縮室（23）の潤滑性能および気密性をより向上させることができる。
【００３１】
第３の発明によれば、冷媒通路（141）の外周に環状の油通路（142）を形成して、両通路（141,142）が内外の二重通路を構成するようにした。そのため、インジェクションされた直後の冷媒と油が接近乃至接触するだけでなく、冷媒の周囲が油で覆われた状態にすることができる。これにより、インジェクションされた直後の油に対して、冷媒の膨張作用を確実に且つ効果的に及ぼすことができる。その結果、油の飛散効果を増大させることができる。
【００３２】
第４の発明によれば、同じ圧縮室（23）に対して冷媒よりも先に油をインジェクションするようにしたため、油を容易にインジェクションすることができる。そのため、油のインジェクション量を十分に確保することができる。その結果、油による圧縮室（23）の潤滑性能および気密性を確実に向上させることができる。
【００３３】
第５の発明によれば、ゲートロータ（50）によって閉じきられた直後の圧縮室（23）へ油および冷媒をインジェクションするようにした。そのため、インジェクションされる冷媒の圧力と圧縮室（23）の圧力との圧力差をできるだけ大きくとることができる。これにより、インジェクションされた冷媒の膨張率を増大させることができ、その結果、油を確実に且つより広範囲に飛散させることができる。また、ゲートロータ（50）で閉じきられた直後の圧縮室（23）に冷媒等をインジェクションすることによって、インジェクションされた冷媒等が圧縮室（23）の吸入側（外部）へ流出することを抑制することができる。さらには、上述したように圧縮室（23）へインジェクションされた油が広範囲に拡散れるため、インジェクションされた油が圧縮室（23）の吸入側（外部）へ流出することを一層抑制することが可能である。その結果、圧縮室（23）の潤滑性能および気密性を確実に向上させることができる。
【００３４】
また、ゲートロータ（50）によって閉じきられた直後の圧縮室（23）へ油および冷媒をインジェクションするため、インジェクションされた油等がようにしても、
第６の発明によれば、インジェクション機構（100）において圧縮室（23）へインジェクションされる冷媒の流量を電動機（12）の運転回転数に応じて調整する冷媒量調整部（150）を設けるようにしたので、圧縮室（23）における油の粘性を適切に調整することができる。これによって、圧縮室（23）の潤滑性能や気密性をより適切に確保することができる。その結果、圧縮室（23）における漏れ損失や摺動損失を効果的に抑制することができる。
【００３５】
第７の発明によれば、スクリュー圧縮機（10）において、油による圧縮室（23）の潤滑性能および気密性を向上させることができるので、圧縮室（23）の漏れ損失や摺動損失を低減することができる。その結果、冷凍装置の運転効率を向上させることができる。
【００３６】
第８の発明によれば、スクリュー圧縮機（10）の圧縮室（23）における漏れ損失や摺動損失を効果的に抑制することができるので、冷凍装置の運転効率をより一層向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】図１は、実施形態１に係る空調機の冷媒回路図である。
【図２】図２は、実施形態１に係るスクリュー圧縮機の概略構成図である。
【図３】図３は、スクリュー圧縮機の要部の構成を示す横断面図である。
【図４】図４は、スクリュー圧縮機の要部を抜き出して示す斜視図である。
【図５】図５は、実施形態１に係るスクリュー圧縮機のインジェクション機構を模式的に示す概略構成図である。
【図６】図６は、実施形態１に係るスクリュー圧縮機の要部の構成を示す縦断面図である。
【図７】図７は、実施形態１に係るスクリュー圧縮機の軸受ホルダを高圧空間側から視て示す斜視図である。
【図８】図８は、実施形態１に係るスクリュー圧縮機の軸受ホルダおよび区画部材を低圧空間側から視て示す斜視図である。
【図９】図９は、実施形態１に係るスクリュー圧縮機の要部を一部切除して示す斜視図である。
【図１０】図１０は、スクリュー圧縮機の圧縮機構の動作を示す平面図であって、（ａ）は吸込行程を示し、（ｂ）は圧縮行程を示し、（ｃ）は吐出行程を示す。
【図１１】図１１は、実施形態１に係るスクリュー圧縮機のインジェクション機構のインジェクションポートを示すスクリューロータの展開図である。
【図１２】図１２は、実施形態１の変形例１に係るスクリュー圧縮機のインジェクション機構のインジェクションポートを示すスクリューロータの展開図である。
【図１３】図１３は、実施形態１の変形例２に係るインジェクション機構の内側通路および外側通路のインジェクションポートを圧縮室側から視て示す斜視図である。
【図１４】図１４は、実施形態２に係る空調機の冷媒回路図である。
【図１５】図１５は、実施形態２に係るスクリュー圧縮機のインジェクション機構を模式的に示す概略構成図である。
【図１６】図１６は、実施形態２の変形例に係る空調機の冷媒回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００３８】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、以下の実施形態は、本質的に好ましい例示であって、本発明、その適用物、あるいはその用途の範囲を制限することを意図するものではない。
【００３９】
《実施形態１》
本発明の実施形態１について説明する。本実施形態に係るスクリュー圧縮機（10）は、冷凍装置を構成する空調機の冷媒回路（1）に設けられて冷媒を圧縮するためのものである。
【００４０】
〈冷媒回路の構成〉
図１に示すように、冷媒回路（1）は、スクリュー圧縮機（10）、四方切換弁（2）、熱源側熱交換器（3）、利用側熱交換器（4）、熱源側膨張弁（5）および利用側膨張弁（6）が接続された閉回路である。この冷媒回路（1）には、冷媒が充填されている。冷媒回路（1）では、充填された冷媒が循環して蒸気圧縮式冷凍サイクルが行われる。
【００４１】
冷媒回路（1）において、スクリュー圧縮機（10）は、後述する吐出管接続部（11b）が吐出管を介して四方切換弁（2）の第１ポートに、後述する吸入管接続部（11a）が吸入管を介して四方切換弁（2）の第２ポートにそれぞれ接続されている。熱源側熱交換器（3）の一端は、四方切換弁（2）の第３ポートに接続されている。熱源側熱交換器（3）の他端は、熱源側膨張弁（5）および利用側膨張弁（6）を順に介して利用側熱交換器（4）の一端に接続されている。利用側熱交換器（4）の他端は、四方切換弁（2）の第４ポートに接続されている。
【００４２】
四方切換弁（2）は、第１ポートと第３ポートが連通し且つ第２ポートと第４ポートが連通する第１状態（図１に実線で示す状態）と、第１ポートと第４ポートが連通し且つ第２ポートと第３ポートが連通する第２状態（図１に点線で示す状態）とに切り換え可能となっている。四方切換弁（2）が第１状態に切り換わると、熱源側熱交換器（3）が放熱器として機能し、利用側熱交換器（4）が蒸発器として機能する。この場合、熱源側膨張弁（5）は全開状態に設定され、利用側膨張弁（6）は冷媒を膨張させて減圧するように開度調節される。四方切換弁（2）が第２状態に切り換わると、熱源側熱交換器（3）が蒸発器として機能し、利用側熱交換器（4）が放熱器として機能する。この場合、利用側膨張弁（6）は全開状態に設定され、熱源側膨張弁（5）は冷媒を膨張させて減圧するように開度調節される。
【００４３】
また、冷媒回路（1）には、放熱器として機能する熱源側熱交換器（3）または利用側熱交換器（4）で凝縮した液冷媒を、後述するスクリュー圧縮機（10）の圧縮室（23）へインジェクションするための液インジェクション管（7）が設けられている。つまり、冷媒回路（1）では、蒸気圧縮式冷凍サイクルにおいて凝縮行程を経た高圧の液冷媒が液インジェクション管（7）を介してスクリュー圧縮機（10）の圧縮室（23）へインジェクションされる。液インジェクション管（7）は、流入端である一端が熱源側膨張弁（5）と利用側膨張弁（6）の間に接続され、流出端である他端がスクリュー圧縮機（10）に接続されている。
【００４４】
〈スクリュー圧縮機の全体構成〉
図２に示すように、スクリュー圧縮機（10）では、圧縮機構（20）と、それを駆動する電動機（12）とが１つのケーシング（11）に収容されている。このスクリュー圧縮機（10）は、半密閉型に構成されている。
【００４５】
ケーシング（11）は、横長の円筒状に形成されている。ケーシング（11）の内部空間は、後述する区画部材（29）によって、ケーシング（11）の一端側に位置する低圧空間（S1）と、ケーシング（11）の他端側に位置する高圧空間（S2）とに仕切られている。ケーシング（11）には、低圧空間（S1）に連通する吸入管接続部（11a）と、高圧空間（S2）に連通する吐出管接続部（11b）とが設けられている。冷媒回路（1）の蒸発器から流れてきた低圧ガス冷媒は、吸入管接続部（11a）を通って低圧空間（S1）へ流入する。また、圧縮機構（20）から高圧空間（S2）へ吐出された圧縮後の高圧ガス冷媒は、吐出管接続部（11b）を通って冷媒回路（1）の凝縮器へ供給される。本実施形態のスクリュー圧縮機（10）では、上記高圧空間（S2）が吐出空間を構成している。
【００４６】
ケーシング（11）内では、低圧空間（S1）に電動機（12）が配置され、低圧空間（S1）と高圧空間（S2）の間に圧縮機構（20）が配置されている。圧縮機構（20）の駆動軸（21）は、電動機（12）に連結されている。スクリュー圧縮機（10）の電動機（12）は、商用電源（201）に接続され、その商用電源（201）から交流を供給されて一定の回転速度で回転する。
【００４７】
また、ケーシング（11）内では、高圧空間（S2）に油分離器（14）が配置されている。油分離器（14）は、圧縮機構（20）から吐出された冷媒から冷凍機油を分離する。高圧空間（S2）における油分離器（14）の下方には、潤滑油である冷凍機油を貯留するための油貯留室（13）が形成されている。油分離器（14）において冷媒から分離された冷凍機油は、下方へ流れ落ちて油貯留室（13）に蓄えられる。冷凍機油は、本発明に係る油を構成している。
【００４８】
〈圧縮機構の構成〉
図３、図４および図６に示すように、圧縮機構（20）は、ケーシング（11）内に形成された円筒状のシリンダ部（16）と、該シリンダ部（16）の中に配置された１つのスクリューロータ（40）と、該スクリューロータ（40）に噛み合う２つのゲートロータ（50）とを備えている。スクリューロータ（40）には、同軸上に駆動軸（21）が挿通されている
スクリューロータ（40）は、概ね円柱状に形成された金属製の部材である。スクリューロータ（40）は、シリンダ部（16）に回転可能に嵌合しており、外周面がシリンダ部（16）の内周面と摺接するように構成されている。スクリューロータ（40）の外周部には、スクリューロータ（40）の軸方向一端から他端へ向かって螺旋状に延びる螺旋溝（41）が複数（本実施形態では、６本）形成されている。
【００４９】
スクリューロータ（40）の各螺旋溝（41）は、図４における手前側の端部が始端となり、同図における奥側の端部が終端となっている。また、スクリューロータ（40）は、同図における手前側の端部がテーパ状に形成された吸入側端部（45）となり、同図における奥側の端部が吐出側端部（46）となっている。スクリューロータ（40）では、吸入側端部（45）のテーパ面に螺旋溝（41）の始端が開口する一方、吐出側端部（46）の端面に螺旋溝（41）の終端は開口していない。また、各螺旋溝（41）では、両側の側壁面（42,43）のうち、後述するゲート（51）の進行方向の前側に位置するものが第１側壁面（42）となり、ゲート（51）の進行方向の後側に位置するものが第２側壁面（43）となっている。
【００５０】
ゲートロータ（50）は、複数（本実施形態では、１１枚）の長方形板状のゲート（51）が放射状に設けられた樹脂製の部材である。各ゲートロータ（50）は、シリンダ部（16）の外側にスクリューロータ（40）を挟んで対称に配置され、軸心がスクリューロータ（40）の軸心と直交している。各ゲートロータ（50）は、ゲート（51）がシリンダ部（16）の一部を貫通してスクリューロータ（40）の螺旋溝（41）に噛み合うように配置されている。
【００５１】
ゲートロータ（50）は、金属製のロータ支持部材（55）に取り付けられている。ロータ支持部材（55）は、基部（56）とアーム部（57）と軸部（58）とを備えている。基部（56）は、やや肉厚の円板状に形成されている。アーム部（57）は、ゲートロータ（50）のゲート（51）の背面に当接して設けられており、基部（56）の外周面から外側へ向かって放射状に延びている。軸部（58）は、棒状に形成されて基部（56）に立設されている。
【００５２】
ロータ支持部材（55）は、シリンダ部（16）に隣接してケーシング（11）内に区画形成されたゲートロータ室（18）に収容されている。図３におけるスクリューロータ（40）の右側に配置されたロータ支持部材（55）は、ゲートロータ（50）が下端側となる状態で設置されている。一方、同図におけるスクリューロータ（40）の左側に配置されたロータ支持部材（55）は、ゲートロータ（50）が上端側となる状態で設置されている。各ロータ支持部材（55）の軸部（58）は、ゲートロータ室（18）内の軸受ハウジング（52）に玉軸受（53）を介して回転自在に支持されている。なお、各ゲートロータ室（18）は、低圧空間（S1）に連通している。
【００５３】
シリンダ部（16）の高圧空間（S2）側の端部には、軸受ホルダ（60）が挿入されている。軸受ホルダ（60）は、やや厚肉の概ね円筒状に形成されている。軸受ホルダ（60）の外径は、シリンダ部（16）の内周面（即ち、スクリューロータ（40）の外周面と摺接する面）の直径と実質的に等しくなっている。軸受ホルダ（60）の外周面（62）のうち後述するスライドバルブ（70）と摺接する部分は、ガイド面となっている。軸受ホルダ（60）の内側には、玉軸受（65）が設けられている。玉軸受（65）には駆動軸（21）の先端部が挿通されており、この玉軸受（65）が駆動軸（21）を回転自在に支持する。
【００５４】
また、シリンダ部（16）の高圧空間（S2）側には、上述した区画部材（29）が設けられている。区画部材（29）は、やや厚肉の概ね円板状に形成され、外周面がケーシング（11）の内周面に当接している。区画部材（29）は、シリンダ部（16）の端面および軸受ホルダ（60）の端面である環状面（61）に当接して設けられている。
【００５５】
圧縮機構（20）では、シリンダ部（16）の内周面と、スクリューロータ（40）の螺旋溝（41）と、ゲートロータ（50）のゲート（51）とによって囲まれた空間が圧縮室（23）になる。スクリューロータ（40）の螺旋溝（41）は、吸入側端部（45）において低圧空間（S1）に開放しており、この開放部分が圧縮機構（20）の吸入口になっている。
【００５６】
スクリュー圧縮機（10）には、容量調節用のスライドバルブ（70）が設けられている。このスライドバルブ（70）は、シリンダ部（16）がその周方向の２カ所において径方向外側に膨出したスライドバルブ収納部（17）内に設けられている。スライドバルブ（70）は、内面がシリンダ部（16）の内周面の一部を構成すると共に、シリンダ部（16）の軸心方向にスライド可能に構成されている。
【００５７】
スクリュー圧縮機（10）には、スライドバルブ（70）をスライド駆動させるためのスライドバルブ駆動機構（80）が設けられている。このスライドバルブ駆動機構（80）は、区画部材（29）の高圧空間（S2）側の壁面に形成されたシリンダ（81）と、シリンダ（81）内に装填されたピストン（82）と、ピストン（82）のピストンロッド（83）に連結されたアーム（84）と、アーム（84）とスライドバルブ（70）とを連結する連結ロッド（85）とを備えている。
【００５８】
〈インジェクション機構の構成〉
図５〜図９に示すように、スクリュー圧縮機（10）にはインジェクション機構（100）が設けられている。このインジェクション機構（100）は、油貯留室（13）の冷凍機油（以下、単に冷凍機油ともいう。）と液インジェクション管（7）の液冷媒（以下、単に液冷媒ともいう。）を、圧縮機構（20）の同じ圧縮室（23）へインジェクションするためのものである。
【００５９】
図５に示すように、本実施形態のインジェクション機構（100）は、液冷媒のみが流通する冷媒用通路（121）と、冷凍機油のみが流通する油用通路（131）とを備えている。つまり、このインジェクション機構（100）では、液冷媒と冷凍機油が個別にインジェクションされる。
【００６０】
本実施形態において、冷媒用通路（121）および油用通路（131）は、それぞれ、第１〜第５通路（122〜126,132〜136）を備えている。具体的に、冷媒用通路（121）および油用通路（131）は、それぞれ、上流側の第１通路（122,132）と、該第１通路（122,132）に接続される下流側の第２通路（123,133）とを備えている。冷媒用通路（121）において、第２通路（123）は、半円弧状に形成されており、概ね中央（図５に示すａ点）に第１通路（122）の流出端が接続されている。油用通路（131）において、第２通路（133）は、半円弧状に形成されており、概ね中央（図５に示すｂ点）に第１通路（132）の流出端が接続されている。冷媒用通路（121）の第１通路（122）の流入端には、冷媒回路（1）の液インジェクション管（7）が接続される。冷媒用通路（121）の第１通路（122）は、冷媒回路（1）で凝縮行程を経た液冷媒が流入する液流入部を構成している。油用通路（131）の第１通路（132）の流入端は、油貯留室（13）の冷凍機油と連通している。なお、冷媒用通路（121）および油用通路（131）の第２通路（123,133）同士は接続されていない。
【００６１】
冷媒用通路（121）および油用通路（131）は、それぞれ、第２通路（123,133）の下流側である両端に順に接続された、第３通路（124,134）と第４通路（125,135）と第５通路（126,136）とを備えている。冷媒用通路（121）および油用通路（131）の各第５通路（126,136）は、流出端が同じ圧縮室（23）へ個別に開口して連通する。
【００６２】
図６〜図９に示すように、各第１通路（122,132）は、区画部材（29）に形成されている。冷媒用通路（121）の第１通路（122）は区画部材（29）の上半部に形成され、油用通路（131）の第１通路（132）は区画部材（29）の下半部に形成されている。冷媒用通路（121）の第１通路（122）は、流入端が区画部材（29）の外周面に開放し、流出端が区画部材（29）の低圧空間（S1）側の壁面に開放している。油用通路（131）の第１通路（132）は、流入端が区画部材（29）の高圧空間（S2）側の壁面に開放して油貯留室（13）の冷凍機油と連通し、流出端が区画部材（29）の低圧空間（S1）側の壁面に開放している。つまり、油用通路（131）の第１通路（132）は、油貯留室（13）の冷凍機油が流入する油流入部を構成している。各第１通路（122,132）は、区画部材（29）の径方向であって概ね上下方向に延びる略縦型の通路である。
【００６３】
各第２通路（123,133）は、軸受ホルダ（60）の高圧空間（S2）側の環状面（61）に形成されている。各第３通路（124,134）は、区画部材（29）における上下方向の中央部に形成されている。各第３通路（124,134）は、区画部材（29）の低圧空間（S1）側の壁面に開放する横溝である。各第３通路（124,134）は、区画部材（29）の径方向であって概ね水平方向に延びている。各第３通路（124,134）の流入端（軸受ホルダ（60）側の端部）は、第２通路（123,133）に開放している。第４通路（125,135）および第５通路（126,136）は、シリンダ部（16）に形成されている。各第４通路（125,135）は、シリンダ部（16）の軸心方向に延びており、流入端が第３通路（124,134）に接続されている。各第５通路（126,136）は、シリンダ部（16）の径方向に延びており、第４通路（125,135）の流出端が接続されている。
【００６４】
図１１に示すように、冷媒用通路（121）の第５通路（126）の流出端は冷媒インジェクションポート（126a）となっており、油用通路（131）の第５通路（136）の流出端は油インジェクションポート（136a）となっている。このように、本実施形態では、同じ圧縮室（23）に対して、冷媒インジェクションポート（126a）から液冷媒が、油インジェクションポート（136a）から冷凍機油が、個別にインジェクションされる。本実施形態において、冷媒用通路（121）の第５通路（126）および油用通路（131）の第５通路（136）は、それぞれ、本発明に係る冷媒通路および油通路を構成している。
【００６５】
そして、冷媒インジェクションポート（126a）と油インジェクションポート（136a）は、互いに近接した位置に形成されている。つまり、本実施形態では、冷媒用通路（121）の第５通路（126）は、同じ圧縮室（23）において油用通路（131）の第５通路（136）の開口位置と近接して開口している。言い換えると、同じ圧縮室（23）において、冷媒用通路（121）および油用通路（131）の各第５通路（126,136）は、液冷媒の膨張作用が冷凍機油に及ぶ程度に近接して開口している。
【００６６】
本実施形態のインジェクション機構（100）では、圧縮室（23）の圧力よりも高い圧力の液冷媒が該圧縮室（23）へインジェクションされる。言い換えると、本実施形態のインジェクション機構（100）では、液冷媒の圧力よりも低い圧力状態の圧縮室（23）へ液冷媒および冷凍機油がインジェクションされる。具体的に、本実施形態の冷媒インジェクションポート（126a）および油インジェクションポート（136a）は、圧縮室（23）がゲートロータ（50）のゲート（51）によって閉じきられた直後のタイミングで該圧縮室（23）に開口するように形成されている。本実施形態では、同じ圧縮室（23）において冷媒インジェクションポート（126a）と油インジェクションポート（136a）はほぼ同時に開口する。つまり、本実施形態のインジェクション機構（100）は、ゲートロータ（50）によって閉じきられる直前の圧縮室（23）へ冷凍機油および液冷媒をほぼ同時にインジェクションするように構成されている。
【００６７】
−スクリュー圧縮機の運転動作−
スクリュー圧縮機（10）の運転動作について、図１０を参照しながら説明する。
【００６８】
スクリュー圧縮機（10）において電動機（12）を起動すると、駆動軸（21）が回転するのに伴ってスクリューロータ（40）が回転する。このスクリューロータ（40）の回転に伴ってゲートロータ（50）も回転し、圧縮機構（20）が吸入行程、圧縮行程および吐出行程を繰り返す。ここでは、図１０においてドットを付した圧縮室（23）に着目して説明する。
【００６９】
図１０（ａ）において、ドットを付した圧縮室（23）は、低圧空間（S1）に連通している。また、この圧縮室（23）が形成されている螺旋溝（41）は、図１０（ａ）の下側に位置するゲートロータ（50）のゲート（51）と噛み合わされている。スクリューロータ（40）が回転すると、このゲート（51）が螺旋溝（41）の終端へ向かって相対的に移動し、それに伴って圧縮室（23）の容積が拡大する。その結果、低圧空間（S1）の低圧ガス冷媒が圧縮室（23）へ吸い込まれる。
【００７０】
スクリューロータ（40）がさらに回転すると、図１０（ｂ）の状態となる。図１０（ｂ）において、ドットを付した圧縮室（23）は、ゲートロータ（50）のゲート（51）によって閉じきられた状態となっている。つまり、この圧縮室（23）が形成されている螺旋溝（41）は、図１０（ｂ）の上側に位置するゲートロータ（50）のゲート（51）と噛み合わされ、このゲート（51）によって低圧空間（S1）から仕切られている。そして、スクリューロータ（40）の回転に伴ってゲート（51）が螺旋溝（41）の終端へ向かって移動すると、圧縮室（23）の容積が次第に縮小する。その結果、圧縮室（23）内のガス冷媒が圧縮される。
【００７１】
スクリューロータ（40）がさらに回転すると、図１０（ｃ）の状態となる。図１０（ｃ）において、ドットを付した圧縮室（23）は、吐出口（図示省略）を介して高圧空間（S2）と連通した状態となっている。そして、スクリューロータ（40）の回転に伴ってゲート（51）が螺旋溝（41）の終端へ向かって移動すると、圧縮されたガス冷媒が圧縮室（23）から高圧空間（S2）へ押し出されてゆく。
【００７２】
−インジェクション動作−
インジェクション機構（100）による冷凍機油と液冷媒のインジェクション動作について、図５および図１１を参照しながら説明する。
【００７３】
スクリュー圧縮機（10）において圧縮機構（20）から高圧空間（S2）へ吐出された高圧ガス冷媒は、吐出管接続部（11b）を介して冷媒回路（1）へ流出する。流出した高圧ガス冷媒は、放熱器として機能する熱源側熱交換器（3）または利用側熱交換器（4）で凝縮する。凝縮した高圧の液冷媒は、一部が液インジェクション管（7）へ流入し、残りが蒸発器として機能する利用側熱交換器（4）または熱源側熱交換器（3）で蒸発する。蒸発した低圧のガス冷媒は、吸入管接続部（11a）を介してスクリュー圧縮機（10）の低圧空間（S1）へ流入する。
【００７４】
冷媒回路（1）において液インジェクション管（7）へ流入した高圧の液冷媒は、スクリュー圧縮機（10）におけるインジェクション機構（100）の冷媒用通路（121）の第１通路（122）へ流入する。第１通路（122）の液冷媒は、第２通路（123）、第３通路（124）、第４通路（125）および第５通路（126）を順に介して冷媒インジェクションポート（126a）から圧縮室（23）へインジェクションされる（図５に示す実線の矢印を参照）。
【００７５】
一方、油貯留室（13）の冷凍機油は、油貯留室（13）と圧縮機構（20）の圧縮室（23）との圧力差によって、油用通路（131）の第１通路（132）へ流入する。第１通路（132）の冷凍機油は、第２通路（133）、第３通路（134）、第４通路（135）および第５通路（136）を順に介して油インジェクションポート（136a）から圧縮室（23）へインジェクションされる（図５に示す破線の矢印を参照）。
【００７６】
次に、圧縮室（23）へインジェクションされた後の液冷媒と冷凍機油の動作について説明する。
【００７７】
冷媒インジェクションポート（126a）と油インジェクションポート（136a）は、同じ圧縮室（23）において互いに近接した位置に形成されているため、インジェクションされた直後の液冷媒と冷凍機油は互いに接近乃至接触している。ここで、インジェクションされる液冷媒は、圧縮室（23）の圧力よりも高い圧力であるため、圧縮室（23）へインジェクションされると同時に膨張して気化する。そのため、液冷媒と共にインジェクションされた直後の冷凍機油は、液冷媒の膨張作用によって飛散する。これにより、インジェクションされた冷凍機油が圧縮室（23）の全体に満遍なく行き渡る。その結果、圧縮室（23）において冷凍機油による潤滑性能および気密性が向上する。
【００７８】
また、インジェクションされた直後の冷凍機油は、液冷媒の気化によって吸熱されて温度が低下する。冷凍機油は、温度が低下することで粘度が高くなる。圧縮室（23）では、冷媒が圧縮されることで比較的高温な状態となるため、インジェクションされた冷凍機油の粘度が低下する。そのため、冷凍機油の粘度を適切な値に保持することができず潤滑性能が低下してしまう。ところが、本実施形態では、上述したようにインジェクションされた冷凍機油の粘度が液冷媒の気化によって高くなるため、冷凍機油の潤滑性能が適切に保持される。
【００７９】
このように、本実施形態では、圧縮室（23）においてインジェクションされた直後の冷凍機油に対して液冷媒の膨張作用が及ぶように、インジェクションされた直後の液冷媒と冷凍機油を互いに近接乃至接触させるために、各インジェクションポート（126a,136a）を互いに近接した位置に形成するようにしている。
【００８０】
また、本実施形態では、圧縮室（23）がゲート（51）によって閉じきられる直前のタイミングで該圧縮室（23）に各インジェクションポート（126a,136a）が開口して液冷媒と冷凍機油がそれぞれインジェクションされる。ここでは、図１１において示す複数の圧縮室（23）のうち符号23aを付した圧縮室について説明する。また、図１１において示す白抜きの矢印は、スクリューロータ（40）の回転に伴う螺旋溝（41）（圧縮室（23））の移動方向である。図１１において、ゲート（51）が破線で示す状態になると、即ちゲート（51）が螺旋溝（41）の両側壁面に接触すると、圧縮室（23a）が閉じきられた状態となる。したがって、本実施形態では、図１１においてゲート（51）が破線で示す状態となる直前に、２つのインジェクションポート（126a,136a）がほぼ同時に圧縮室（23a）に開口する。
【００８１】
圧縮室（23a）では、ゲート（51）によって閉じきられた直後から徐々に冷媒が圧縮されて圧力が上昇する。したがって、閉じきられた圧縮室（23）においては、ゲートロータ（50）で閉じきられた直後が最も低い圧力となる。そこで、本実施形態では、上述したようにゲート（51）で閉じきられた直後の圧縮室（23a）に液冷媒等をインジェクションするため、インジェクションされる液冷媒の圧力と圧縮室（23a）の圧力との圧力差をできるだけ大きくとることができる。これにより、インジェクションされた液冷媒の膨張率が増大するため、冷凍機油を確実に且つより広範囲に飛散させることができる。
【００８２】
ここで、インジェクションされる冷媒の圧力と圧縮室（23）の圧力との圧力差をより大きく得るためには、ゲートロータ（50）によって閉じきられる前の圧縮室（23）にインジェクションすることが考えられる。しかしながら、ゲートロータ（50）で閉じきられる前の圧縮室（23）に冷媒等がインジェクションされると、インジェクションされた冷媒等が圧縮室（23）の吸入側（外部）へ流出するおそれがある。本実施形態では、ゲートロータ（50）で閉じきられた後の圧縮室（23a）に冷媒等をインジェクションするため、インジェクションされた冷媒等がそのまま圧縮室（23a）の外部へ流出することを抑制することができる。
【００８３】
−実施形態１の効果−
以上のように、本実施形態では、同じ圧縮室（23）において冷媒インジェクションポート（126a）と油インジェクションポート（136a）とを互いに近接した位置に形成して、圧縮室（23）よりも高い圧力の冷媒と、冷凍機油とを互いに接近乃至接触させて圧縮室（23）にインジェクションするようにした。そのため、インジェクションされた直後の冷凍機油を冷媒の膨張作用によって飛散させることができる。これによって、インジェクションされた冷凍機油が圧縮室（23）の全体に満遍なく行き渡る。その結果、圧縮室（23）において冷凍機油による潤滑性能および気密性を向上させることができる。これによって、スクリュー圧縮機（10）の運転効率ないし空調機の運転効率を向上させることができる。このように、本実施形態では、インジェクションされた直後の冷凍機油に対して冷媒の膨張作用が及ぶように、冷媒インジェクションポート（126a）と油インジェクションポート（136a）とを互いに近接した位置に形成するようにしている。
【００８４】
また、本実施形態では、圧縮室（23）よりも高い圧力の冷媒として、冷凍サイクルにおいて凝縮行程を経た液冷媒をインジェクションするようにした。そのため、冷凍機油を液冷媒の膨張作用によって飛散させると共に、液冷媒の気化により冷凍機油の温度を低下させて粘度を高くすることができる。ここで、圧縮室（23）は高温となるためインジェクションされた冷凍機油の温度が高くなり粘度が低下してしまうが、本実施形態によれば冷凍機油の温度を低下させて粘度を高くすることができるため、冷凍機油の潤滑性能を適切に保持することができる。これによって、圧縮室（23）における潤滑性能および気密性をより向上させることができる。
【００８５】
また、冷凍サイクルにおいて、凝縮した液冷媒は圧縮室（23）から吐出された圧縮冷媒よりも温度が低い。したがって、冷凍サイクルにおいて凝縮した比較的低温の液冷媒をインジェクションするだけでも、インジェクションされた冷凍機油の温度を低下させて粘度を高くすることができる。なお、本実施形態では、液冷媒自体または液冷媒の気化によってスクリューロータ（40）をも冷却することができる。
【００８６】
また、本実施形態では、ゲート（51）によって閉じきられた直後の圧縮室（23）へ冷凍機油および冷媒をインジェクションするようにした。閉じきられた圧縮室（23）においては、ゲートロータ（50）で閉じきられた直後が最も低い圧力となる。よって、インジェクションされる冷媒の圧力と圧縮室（23）の圧力との圧力差をできるだけ大きくとることができる。これにより、インジェクションされた冷媒の膨張率を増大させることができ、その結果、冷凍機油を確実に且つより広範囲に飛散させることができる。また、ゲートロータ（50）で閉じきられた後の圧縮室（23）に冷媒等をインジェクションすることによって、インジェクションされた冷媒等がそのまま圧縮室（23）の外部へ流出することを抑制することができる。その結果、圧縮室（23）における潤滑性能および気密性を確実に向上させることができる。
【００８７】
また、本実施形態では、ケーシング（11）内の吐出空間（S2）に形成された油貯留室（13）の冷凍機油を圧縮室（23）へインジェクションするようにした。吐出空間（S2）は高圧の状態となるため、油貯留室（13）の冷凍機油も高圧となる。そのため、油貯留室（13）と圧縮室（23）との圧力差によって、油貯留室（13）の冷凍機油を圧縮室（23）へインジェクションすることができる。よって、給油ポンプ等が不要となり部品点数を低減することができる。
【００８８】
一方、油貯留室（13）が吐出空間（S2）に形成されていることにより、冷凍機油は温度が高くなり粘度が低くなる。そのため、冷凍機油の粘度を適切な値に保持しにくくなる。ところが、本実施形態では、上述したようにインジェクションされる液冷媒自体または液冷媒の気化によって、冷凍機油の温度を低下させて粘度を高くすることができる。よって、冷凍機油の粘度を適切に保持することが可能となる。
【００８９】
−実施形態１の変形例−
上記実施形態１の各変形例について図面を参照しながら説明する。ここでは、上記実施形態１と異なる点についてのみ説明する。
【００９０】
〈変形例１〉
本変形例は、上記実施形態１のインジェクション機構（100）において冷媒インジェクションポート（126a）と油インジェクションポート（136a）の圧縮室（23）に対する開口タイミングが互いに異なるようにしたものである。
【００９１】
具体的に、上記実施形態１のインジェクション機構（100）では、同じ圧縮室（23）において冷媒インジェクションポート（126a）と油インジェクションポート（136a）の開口するタイミングがほぼ同じとなるようにしたが、本変形例のインジェクション機構（100）では、図１２に示すように、同じ圧縮室（23）において油インジェクションポート（136a）の開口するタイミングが冷媒インジェクションポート（126a）の開口するタイミングよりも早くなるようにした。つまり、本変形例では、油用通路（131）の第５通路（136）が冷媒用通路（121）の第５通路（126）よりも先に圧縮室（23）に開口する。なお、本変形例においても、上記実施形態１と同様、２つのインジェクションポート（126a,136a）は圧縮室（23）がゲート（51）によって閉じきられた直後のタイミングで該圧縮室（23）に開口する。
【００９２】
本変形例によれば、同じ圧縮室（23）に対して油インジェクションポート（136a）の開口するタイミングが冷媒インジェクションポート（126a）の開口するタイミングよりも遅い場合と比べて、冷凍機油を容易にインジェクションすることができる。油インジェクションポート（136a）の開口するタイミングが冷媒インジェクションポート（126a）の開口するタイミングよりも遅い場合、同じ圧縮室（23）に対して冷凍機油よりも冷媒が先にインジェクションされることとなる。この場合、冷凍機油よりも先にインジェクションされた冷媒が膨張して圧縮室（23）の圧力が上昇するため、油インジェクションポート（136a）から圧縮室（23）へ冷凍機油が流入しにくくなる。本変形例では、油インジェクションポート（136a）の開口するタイミングが冷媒インジェクションポート（126a）の開口するタイミングよりも早いため、同じ圧縮室（23）に対して冷媒よりも冷凍機油が先にインジェクションされる。そうすると、圧力が上昇する前の圧縮室（23）へ冷凍機油がインジェクションされることとなるので、圧縮室（23）への冷凍機油の流入が容易となる。これによって、冷凍機油のインジェクション量を十分に確保することができ、その結果、冷凍機油による圧縮室（23）の潤滑性能および気密性を確実に向上させることができる。その他の構成、作用および効果は上記実施形態１と同様である。
【００９３】
〈変形例２〉
本変形例は、上記実施形態１のインジェクション機構（100）の構成を変更したものである。
【００９４】
図１３に示すように、本変形例のインジェクション機構（100）は、上記実施形態１のインジェクション機構（100）において、冷媒用通路（121）の第３〜第５通路（124〜126）と油用通路（131）の第３〜第５通路（134〜136）に代えて、内側通路（141）および外側通路（142）を設けるようにしたものである。
【００９５】
本変形例において、冷媒用通路（121）は、第２通路（123）の下流側である両端に接続される内側通路（141）を備えている。油用通路（131）は、第２通路（133）の下流側である両端に接続される断面視環状の外側通路（142）を備えている。つまり、外側通路（142）は、内側通路（141）の外周側に形成された内外の二重通路を構成している。
【００９６】
内側通路（141）および外側通路（142）は、流出端が圧縮室（23）へ個別に開口して連通する。内側通路（141）の流出端は冷媒インジェクションポート（141a）となっており、外側通路（142）の流出端は油インジェクションポート（142a）となっている。このように、本変形例においても、同じ圧縮室（23）に対して、冷媒インジェクションポート（141a）から液冷媒が、油インジェクションポート（142a）から冷凍機油が、個別にインジェクションされる。本変形例において、内側通路（141）および外側通路（142）は、それぞれ、本発明に係る冷媒通路および油通路を構成している。
【００９７】
本変形例では、上記実施形態１と同様、内側通路（141）の液冷媒が圧縮室（23）へインジェクションされると同時に膨張して気化する。ここで、本変形例では、液冷媒がインジェクションされる内側通路（141）の外周に、冷凍機油がインジェクションされる環状の外側通路（142）が形成されている。そのため、圧縮室（23）へインジェクションされた直後の液冷媒と冷凍機油は、互いに接近乃至接触すると共に、液冷媒の周囲が冷凍機油によって覆われる。これにより、インジェクションされた直後の冷凍機油に対して、液冷媒の膨張作用を効果的に及ぼすことができる。また、液冷媒の気化によって、インジェクションされた直後の冷凍機油から効果的に吸熱することができる。よって、インジェクションされた直後の冷凍機油を確実に且つより広範囲に飛散させることができると共に、その冷凍機油の粘度を確実に高くすることができる。その結果、圧縮室（23）における潤滑性能および気密性を一層向上させることができる。
【００９８】
なお、本変形例では、上記実施形態１のインジェクション機構（100）において、各第４通路（125,135）および各第５通路（126,136）に代えて内側通路（141）および外側通路（142）を設けてもよいし、各第５通路（126,136）に代えて内側通路（141）および外側通路（142）を設けるようにしてもよい。また、本変形例では、冷媒用通路（121）および油用通路（131）の全体を、内側通路（141）および外側通路（142）の二重通路に構成するようにしてもよい。その他の構成、作用および効果は、上記実施形態１と同様である。
【００９９】
また、本発明のインジェクション機構（100）は、冷媒用通路（121）が外側通路（142）を備え、油用通路（131）が内側通路（141）を備えるようにしてもよい。つまり、本発明は、同じ圧縮室（23）において、内側通路（141）の油インジェクションポート（136a）から冷凍機油が、外側通路（142）の冷媒インジェクションポート（126a）から液冷媒が、それぞれインジェクションされるようにしてもよい。
【０１００】
《実施形態２》
本発明の実施形態２について説明する。図１４および図１５に示すように、本実施形態のスクリュー圧縮機（10）は、上記実施形態１において冷媒量調整部（150）を設けるようにしたものである。ここでは、冷媒量調整部（150）について説明する。
【０１０１】
冷媒量調整部（150）は、インジェクション機構（100）において圧縮室（23）へインジェクションされる冷媒の流量（冷媒量）を電動機（12）の運転回転数に応じて調整するように構成されている。なお、本実施形態において、電動機（12）はインバータによって運転回転数が変更可能に構成されている。
【０１０２】
冷媒量調整部（150）は、インジェクション弁（151）とコントローラ（152）を備えている。インジェクション弁（151）は、インジェクション機構（100）において冷媒用通路（121）の第１通路（122）の途中に設けられている。インジェクション弁（151）は、開度を連続的または段階的に変更可能な弁である。コントローラ（152）は、電動機（12）の運転回転数が入力される。そして、コントローラ（152）は、入力された運転回転数（以下、単に運転回転数という。）に応じて、インジェクション弁（151）の開度を調整するように構成されている。
【０１０３】
具体的に、コントローラ（152）は、運転回転数が所定の上限値を超えると（即ち、運転回転数が比較的高い領域では）、インジェクション弁（151）の開度を大きく（例えば、全開状態に）する。これにより、第１通路（122）を流れる液冷媒の量が増加し、最終的に、圧縮室（23）へインジェクションされる冷媒量が増加する。また、コントローラ（152）は、運転回転数が所定の下限値を下回ると（即ち、運転回転数が比較的低い領域では）、インジェクション弁（151）の開度を小さく（例えば、最小開度に）する。これにより、第１通路（122）を流れる液冷媒の量が減少し、最終的に、圧縮室（23）へインジェクションされる冷媒量が減少する。
【０１０４】
圧縮室（23）では、気密性が低下して例えば螺旋溝（41）とゲート（51）との摺動部分における隙間から冷媒が幾分か漏れ出ることで漏れ損失が生じたり、螺旋溝（41）とゲート（51）との摺動部分において冷凍機油の粘性による摺動損失（粘性ロス）が生じる。
【０１０５】
電動機（12）の運転回転数が所定の上限値を超える場合、スクリューロータ（40）の１回転に掛かる時間が短くなることから、圧縮室（23）において冷媒が吸入されてから吐出されるまでの時間が短くなる。そのため、圧縮室（23）から冷媒が漏れ出る時間が短くなるので、漏れ損失は減少する。また、電動機（12）の運転回転数が所定の上限値を超える場合、摺動損失は増加する。つまり、摺動損失は運転回転数が高くなるほど増加する。このことから、電動機（12）の運転回転数が所定の上限値を超える領域では、漏れ損失よりも摺動損失を抑制することが効果的である。
【０１０６】
そこで、本実施形態では、電動機（12）の運転回転数が所定の上限値を超えると、上述したように圧縮室（23）へインジェクションされる冷媒量を増加させるので、圧縮室（23）において冷凍機油に溶解する冷媒量も増える。特に、圧縮室（23）へインジェクションされる冷媒は液状態であり、その液状態の冷媒量を増加させるので、インジェクションされた液冷媒の一部は気化せずに液状態（ミスト状）のまま圧縮室（23）に介在しやすくなる。液状態の冷媒はガス状態の冷媒よりも冷凍機油に溶解しやすいため、圧縮室（23）において冷凍機油に溶解する冷媒量が一層増える。その結果、冷凍機油が希釈されて粘性が低下するので、摺動損失（粘性ロス）が抑制される。
【０１０７】
一方、電動機（12）の運転回転数が所定の下限値を下回る場合、スクリューロータ（40）の１回転に掛かる時間が長くなることから、圧縮室（23）において冷媒が吸入されてから吐出されるまでの時間が長くなる。そのため、圧縮室（23）から冷媒が漏れ出る時間が長くなるので、漏れ損失は増加する。また、電動機（12）の運転回転数が所定の下限値を下回る場合、摺動損失は減少する。つまり、摺動損失は運転回転数が低くなるほど減少する。このことから、電動機（12）の運転回転数が所定の下限値を下回る領域では、摺動損失よりも漏れ損失を抑制することが効果的である。
【０１０８】
そこで、本実施形態では、電動機（12）の運転回転数が所定の下限値を下回ると、上述したように圧縮室（23）へインジェクションされる冷媒量を減少させるので、圧縮室（23）において冷凍機油に溶解する冷媒量も減る。その結果、冷凍機油の粘性が高くなり、冷凍機油による螺旋溝（41）とゲート（51）との隙間のシール性が高まる。これによって、圧縮室（23）の気密性が向上して、圧縮室（23）から漏れ出る冷媒の量が低減される。よって、漏れ損失が抑制される。
【０１０９】
以上のように、本実施形態では、インジェクション機構（100）において圧縮室（23）へインジェクションされる冷媒量を電動機（12）の運転回転数に応じて調整するようにしたため、圧縮室（23）における冷凍機油の粘性を適切に調整することができる。これによって、圧縮室（23）の潤滑性能や気密性をより適切に確保することができる。その結果、圧縮室（23）における漏れ損失や摺動損失を効果的に抑制することができる。よって、スクリュー圧縮機（10）の運転効率ないし空調機の運転効率を一層向上させることができる。その他の構成、作用および効果は、上記実施形態１と同様である。
【０１１０】
なお、本実施形態において、インジェクション弁（151）の設置箇所は第１通路（122）に限られず、第２〜第５通路（123〜126）の何れかであってもよい。
【０１１１】
−実施形態２の変形例−
本変形例は、上記実施形態２の冷媒量調整部（150）の構成を変更したものである。つまり、本変形例の冷媒量調整部（150）は、インジェクション弁（151）の設置箇所が上記実施形態２と異なる。具体的には、図１６に示すように、本変形例のインジェクション弁（151）は、冷媒回路（1）における液インジェクション管（7）の途中に設けられている。
【０１１２】
そして、本変形例の冷媒量調整部（150）においても、上記実施形態２と同様、コントローラ（152）が、電動機（12）の運転回転数に応じて、インジェクション弁（151）の開度を調整するように構成されている。具体的に、コントローラ（152）は、運転回転数が所定の上限値を超えると（即ち、運転回転数が比較的高い領域では）、インジェクション弁（151）の開度を大きく（例えば、全開状態に）する。これにより、液インジェクション管（7）を流れる液冷媒の量が増加するため、スクリュー圧縮機（10）のインジェクション機構（100）における液冷媒の流量が増加し、最終的に、圧縮室（23）へインジェクションされる冷媒量が増加する。また、コントローラ（152）は、運転回転数が所定の下限値を下回ると（即ち、運転回転数が比較的低い領域では）、インジェクション弁（151）の開度を小さく（例えば、最低開度に）する。これにより、液インジェクション管（7）を流れる液冷媒の量が減少するため、スクリュー圧縮機（10）のインジェクション機構（100）における液冷媒の流量が減少し、最終的に、圧縮室（23）へインジェクションされる冷媒量が減少する。以上により、本変形例においても、上記実施形態２と同様の効果を得ることができる。
【産業上の利用可能性】
【０１１３】
以上説明したように、本発明は、潤滑油を圧縮室へインジェクションする機構を備えたスクリュー圧縮機およびそれを備えた冷凍装置について有用である。
【符号の説明】
【０１１４】
1         冷媒回路
3         熱源側熱交換器
4         利用側熱交換器
10        スクリュー圧縮機
11        ケーシング
12        電動機
23        圧縮室
40        スクリューロータ
41        螺旋溝
50        ゲートロータ
100       インジェクション機構
122       第１通路（液流入部）
126       第５通路（冷媒通路）
136       第５通路（油通路）
141       内側通路（冷媒通路）
142       外側通路（油通路）
150       冷媒量調整部
【図１】
2013064331.tif 000003
【図２】
2013064331.tif 000004
【図３】
2013064331.tif 000005
【図４】
2013064331.tif 000006
【図５】
2013064331.tif 000007
【図６】
2013064331.tif 000008
【図７】
2013064331.tif 000009
【図８】
2013064331.tif 000010
【図９】
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【図１０】
2013064331.tif 000012
【図１１】
2013064331.tif 000013
【図１２】
2013064331.tif 000014
【図１３】
2013064331.tif 000015
【図１４】
2013064331.tif 000016
【図１５】
2013064331.tif 000017
【図１６】
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